线性代数精讲与应用案例
线性代数精讲与应用案例
5万+ 人选课
更新日期:2024/11/21
开课时间2024/09/08 - 2025/01/15
课程周期19 周
开课状态开课中
每周学时-
课程简介


大学生为什么要学数学?数学具有双向价值:培养科学品质和广泛应用。数学能提供观察世界的方法和解决问题的手段,这是数学对大学生的主要价值。

教育部高等学校大学数学课程教学指导委员会主任徐宗本院士指出“统计数字表明,大学期间的课程对学生影响最大的就是线性代数,其次是高等数学(下册)即多元微积分”,美国著名的数学教育家、线性代数课程现代化领导人,在美国畅销多年的优秀教材“线性代数及其应用”的作者David C. Lay指出: “线性代数课程是最有趣、最有价值的大学数学课程”。华裔数学家丘成桐指出:“所有数学课程中微积分与线性代数最重要”。中国联通研究院院长张云勇指出:通信技术的发展更离不开数学基础研究的支撑。微积分的应用、傅里叶级数、线性代数等数学理论都给通信技术的发展提供了依据。 

对于提升逻辑思维和抽象思维能力来说,学习线性代数比学习微积分更加有效。线性代数在数学品质、应用价值和归纳、探索的多重功能,决定了它在大学数学基础中的重要地位

信息时代背景下,科学与工程面对问题的复杂性远远超过前几个世纪的想象。矩阵和向量空间的概念,为提出和解决许多重大问题提供了表述语言和有力的计算框架,线性代数的重要性随着计算机能力的提升而与日俱增。

但线性代数抽象难懂,学了有什么用?这是学生普遍存在的疑问。

本课程不是传统课堂内容的翻版,也不是通常的习题课。

   本课程针对学习线性代数中遇到问题,答疑解惑,深入探究包括六部分内容:一是从几何角度对线性代数的抽象概念进行诠释,如特征值与特征向量的几何意义等;二是对线性代数重点难点进行分析讲解,释疑解惑;三是线性代数常用的MATLAB计算,如线性方程组的MATLAB求解方法等。学会用数学软件进行分析与计算是理工科学生必备的能力;四是典型例题选讲。根据多年的教学经验,收集、整理学生常见的问题,精心筛选,使学生牢固掌握相关知识;五是知识拓展选讲,如超定线性方程组的最小二乘法、矩阵的几种分解等。如很多实际问题的数学模型是超定线性方程组(即无解),这部分弥补了线性代数传统内容的不足;六是精彩应用案例,有助于激发学生学习兴趣,培养学生应用建模与解决实际问题的意识与能力。

本课程形式新颖, 与课堂教学有效互补,这是本课程独有的特色。合理增加课程难度、拓展课程深度、扩大课程的可选择性,激发学生的学习动力和专业的志趣,帮助学生扎实掌握线性代数基本概念、内容、方法及理论,提高学生的科学运算能力、抽象概括能力、逻辑思维能力、空间想象力及解决实际问题的能力,提升学生高阶思维、创新意识等,为后续课程的学习和工作实践奠定基础。

 立德树人,加强知识讲授与课程育人的融合,因此课程内容增加了数学文化内容与西电校史故事、红色记忆等。

本课程团队理工结合优势突出,很多应用案例来自授课教师的专业,因为应用案例是提升学习兴趣的有效途径,这也是本课程独有的特色。

 


 

课程大纲

矩阵及应用

矩阵的MATLAB计算

典型例题选讲

矩阵各种运算规律的归纳

应用案例----投入产出模型

应用案例----矩阵运算的通信应用之空时块码

矩阵运算在天线分析与设计中的应用

矩阵及应用单元作业

矩阵及应用单元测验

行列式与线性方程组

线性方程组与行列式的几何意义

n阶行列式的计算

行列式的MATLAB计算

线性方程组的MATLAB求解

典型例题选讲

应用案例--利用行列式证明微分中值定理

应用案例--市场占有率问题

应用案例--选举问题及马尔科夫链

k阶子式--矩阵秩的定义

行列式典型习题讲解

行列式与线性方程组单元作业

行列式与线性方程组单元测验

n维向量与向量空间

知识拓展--矩阵的四个基本子空间

平面上线性变换的几何意义

向量组的线性表示

向量组的线性相关性

2维与3维向量组的线性相关性

判别向量组线性相关性的几种方法

n维向量空间

秩是一个什么东东

典型例题选讲

用MATLAB求向量组的极大无关组

n维向量与向量空间单元互评作业

n维向量与向量空间单元测验

相似矩阵与二次型

特征值与特征向量的几何意义

知识拓展--求特征值与特征向量的互逆变换法

二次型的几何意义

典型例题选讲

矩阵对角化的MATLAB计算

应用案例--利用矩阵求斐波那契数列通项

应用案例--矩阵特征值分解在MIMO信道容量分析中的应用

应用案例--阵列天线波达方向估计

知识拓展--矩阵的标准形

知识拓展--矩阵的几种分解

线性代数各章节的联系

应用案例--集成电路互连线RC模型分析

矩阵初等变换的应用

PageRank网页排名算法

文本的分类与词汇的聚类

线性代数_几个易混淆概念的辨析

相似矩阵与二次型单元互评作业

相似矩阵与二次型单元测验

红色西电

西电半部电台起家

西电历史发展沿革

毛泽东等老一辈革命家创建的第一所工程技术学校

首任校长王铮简介

数学文化

数学漫谈---袁亚湘院士

什么是数学思想

数学发展史上的里程碑

数学发展史简表